本发明专利技术公开一种弯曲成形性能优良的核电站用钢及其制造方法。钢中含有C：0.10％～0.20％；Si：0.25％～0.50％；Mn：0.90％～1.60％；P≤0.01％；S≤0.01％；Ni：0.40％～0.80％；Cr：0.10％～0.50％；Mo：0.10％～0.50％；V：0.01％～0.10％；Nb：0.01％～0.10％；Alt：0.01％～0.05％，其余为Fe和不可避免的杂质；钢坯加热温度700～800℃，保温5～8h，升温到1200～1250℃，用时5～8h；保温6～10h后进行轧制，开轧温度≥1100℃；淬火温度910±20℃，保温时间2～5min/mm，水冷至200℃以下；回火温度640±20℃，保温时间1～5min/mm。钢板厚度100～180mm，弯曲成形性能良好。
A kind of steel for nuclear power plant with excellent bending performance and its manufacturing method
The invention discloses a steel for nuclear power plant with excellent bending forming performance and a manufacturing method thereof. The steel contains C:0.10% ~ 0.20%; Si:0.25% ~ 0.50%; Mn:0.90% ~ 1.60%; P < 0.01%; S < 0.01%; Ni:0.40% ~ 0.80%; Cr:0.10% to 0.50%; Mo:0.10% to 0.50%; V:0.01% to 0.10%; Nb:0.01% to 0.10%; Alt:0.01% to 0.05%; the rest are Fe and unavoidable impurities. The heating temperature of steel billet is 700~800 C, heat preservation 5 ~ 8h, heating to 1200~1250 C, 5 ~ 8h, heat preservation after 6 ~ 10h, open rolling temperature more than 1100 centigrade, quenching temperature 910 + 20 C, heat preservation time 2 ~ 5min/mm, water cooling to 200 centigrade; tempering temperature 640 20 C, insulation time 1 to 5min/mm. The thickness of the steel plate is 100 to 180mm, and the bending performance is good.
【技术实现步骤摘要】
一种弯曲成形性能优良的核电站用钢及其制造方法
本专利技术属于钢材制造
，具体涉及厚度为100～180mm的核电站用钢及其制造方法。
技术介绍
反应堆安全壳是核电厂中的重型设备，质量大，外形尺寸较大，包容着堆芯所有部件并在高温、高压、辐射环境下长期运行，整个寿期内不可更换，保证其整个寿期内的完整性至关重要。为此要求核安全壳用钢应满足以下要求：(1)强度高、塑韧性好、抗辐照、耐腐蚀，与冷却剂相容性好；(2)淬透性好，可获得大截面均匀的组织和稳定的性能，长时运行后性能稳定；(3)可焊性和可冷热加工性好；(4)成本经济合理等。随着电力需求进一步增加和节能减排压力的不断提高，核电已成为一种相对成熟的清洁能源。世界各国，尤其是中国，都在规划未来核电机组的建设计划，核电技术和建设规划的一个发展趋势就是不断提高单堆的容量，而单堆容量的增加，将不可避免地促使反应堆安全壳的大型化。同时，从核安全壳的安全性考虑，应尽量减少组件的焊缝长度，因此核反应堆的另一技术发展方向就是一体化和整体化。以上原因直接导致了核反应堆安全壳用钢板单件重量和厚度不断增大，这就对核安全壳用钢提出了更高的性能及其稳定性要求。现有关于此类钢种的专利技术专利中，大多对钢板的弯曲成形性能未关注，或者存在着钢板厚度不够、强度低、低温韧性差、以及模拟焊后热处理后力学性能不佳等问题。例如：申请号201210269122.1公开了核电站安全壳用厚钢板及其制造方法，设计钢板厚度为10～60mm，钢中含有C：0.06％～0.15％；Si：0.1％～0.4％；Mn：1.0％～1.5％；P≤0.012％；S≤0.003％；Ni：0.2％～0.5％；Cr≤0.25％；Mo：0.1％～0.3％；V≤0.05％；Nb≤0.03％；Ti≤0.03％；Al：0.015％～0.05％；Ca：0.0005％～0.005％。该钢种采用低碳当量的成分设计，C、Si、Ni等元素含量均较低，无法保证钢板厚度达到100mm以上时的强度性能，并且对钢板在模拟焊后热处理后的力学性能及弯曲成形性能均未关注。申请号：201310076884.4公开了一种核电站压力容器及设备闸门用钢及其制造方法，钢的设计化学成分中，Cr、Mo含量均低于0.1％，无法保证特厚钢板良好的淬透性，特别是钢板在经过长时间的模拟焊后热处理后的强韧性将会较差。此外，钢板采用正火或淬火+回火的工艺生产，涉及成品钢板强度偏低，对钢板的弯曲成形性能也未关注。
技术实现思路
本专利技术提供了一种100～180mm厚弯曲成形性能优良的核电站用钢及其制造方法，通过微合金成分设计、适宜的热处理工艺，钢板具有大截面均匀稳定的组织，较高的强度，优异的塑韧性，在长时间模拟焊后热处理后，拉伸和低温冲击等关键指标良好，尤其经过弯曲成形后，钢板依然具有良好的低温冲击性能。完全满足使用要求，从而可以有效地保证核电机组的安全运行。具体的技术方案是：一种弯曲成形性能优良的核电站用钢，其化学成分按质量百分比为：C：0.10％～0.20％；Si：0.25％～0.50％；Mn：0.90％～1.60％；P≤0.01％；S≤0.01％；Ni：0.40％～0.80％；Cr：0.10％～0.50％；Mo：0.10％～0.50％；V：0.01％～0.10％；Nb：0.01％～0.10％；Alt：0.01％～0.05％；余量为Fe和不可避免的杂质。本专利技术中化学成分的作用机理如下：C：是强化结构钢最有效的元素，而且也是最经济的元素。如果钢中C含量过低，强度就无法满足要求；如果C含量过高，对钢的延性、韧性和焊接性都将产生不利影响，而且在钢材的焊接热影响区还会出现淬硬现象，导致焊接冷裂纹的产生。因此本专利技术要求钢中C含量控制在0.10％～0.20％的范围内。Si：是一种能有效用于脱氧、强化固溶体和提高冲击转变温度的合金元素。但是，提高Si含量易产生硅酸盐类夹杂，损害钢板的焊接性能，因此本专利技术将Si含量控制在0.25％～0.50％。Mn：在钢中起固溶强化作用，能提高钢板的强度和硬度，且锰是稳定奥氏体的元素，能降低奥氏体的相变温度，促进碳在奥氏体中的溶解，由于延迟了铁素体、珠光体的形成，从而扩大了冷却形成马氏体、贝氏体组织的冷却速率的范围，提高了钢的淬透性。过多的锰易于偏析，恶化钢的性能。因此本专利技术将Mn含量控制在0.90％～1.60％。P：是一种损害低温韧性的元素，因此磷的含量越低越好，但考虑到炼钢条件和成本，本专利技术要求控制钢中的P含量不高于0.01％。S：在钢中易形成硫化物夹杂，降低钢的冲击韧性，损害焊接性能，同时加重中心偏析、疏松等缺陷，并会增加辐照脆化，因此本专利技术要求S≤0.01％。Ni：是非碳化物形成元素，在钢中主要起到固溶强化的作用，能提高钢的淬透性，明显改变钢的低温韧性，与铬、钼等配合使用时，能使结构钢在热处理后获得强度与韧性配合良好的综合力学性能。但试验证明高镍比低镍辐照脆化大。因此从实际需要出发，本专利技术控制钢中Ni含量为0.40％～0.80％。Cr：能提高钢的抗氧化性能，增加耐蚀性，同时缩小奥氏体相区，提高钢的淬透性能。但含量过高，会显著提高钢的脆性转变温度，促进回火脆性，因此本专利技术要求钢中Cr含量控制在0.10％～0.50％。Mo：在钢中主要是延长奥氏体转变孕育时间，使铁素体、珠光体转变后移，提高钢的淬透性，使厚板淬火时钢板芯部在冷速相对较慢的情况下也能淬透，同时钼是强碳化物形成元素，当含量较低时，形成复合的渗碳体，并可以提高耐热性和减少回火脆性。因此，本专利技术要求将Mo含量控制在0.10％～0.50％。V、Nb：在钢中均为强碳化物和氮化物形成元素，细化晶粒，提高晶粒粗化温度，从而降低钢的过热敏感性。核电用钢要求是细晶粒钢，细晶粒钢比粗晶粒钢辐照脆化敏感性小。而过量V、Nb的加入将会恶化焊接热影响区的韧性，因此本专利技术将V、Nb的含量控制为V：0.01％～0.10％、Nb：0.01％～0.10％。Alt：铝在炼钢中起到一定的脱氧作用，还有利于细化晶粒。但过多的铝不仅作用效果不明显，而且还会增加成本，产生Al2O3夹杂，影响钢的热加工性能、焊接性能。所以本专利技术要求Alt含量控制在0.01％～0.05％。本专利技术还涉及弯曲成形性能优良的核电站用钢的制造方法，包括冶炼、铸造、热轧、热处理。钢坯装炉加热时，炉内温度控制在700～800℃，保温5～8h后，升温到1200～1250℃，升温用时5～8h；在1200～1250℃保温6～10h后进行轧制，轧制前除鳞，确保氧化铁皮除净。开轧温度≥1100℃，轧后下线进行堆垛缓冷。热处理工艺：淬火温度910±20℃，保温时间为2～5min/mm，保证钢板内外温度一致，形成单一均匀的奥氏体组织，然后立即水冷直至钢板温度降至200℃以下。回火温度640±20℃，保温时间1～5min/mm，保证碳化物的充分析出，形成均匀稳定的贝氏体回火组织，使钢板具有良好的综合力学性能。有益效果：本专利技术提供了弯曲成形性能优良的核电站用钢及其制造方法，与现有技术相比，有益效果如下：本专利技术通过采用化学成分的合理配比，控制钢中气体和非金属夹杂物含量，以及采用合适的加热、轧制和热处理工艺，生产出100～180mm厚弯曲成形性能优良的核电站用钢板，钢板具有大截面均匀稳定的贝氏体本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种弯曲成形性能优良的核电站用钢，其特征在于，钢中化学成分按质量百分比为：C：0.10％～0.20％；Si：0.25％～0.50％；Mn：0.90％～1.60％；P≤0.01％；S≤0.01％；Ni：0.40％～0.80％；Cr：0.10％～0.50％；Mo：0.10％～0.50％；V：0.01％～0.10％；Nb：0.01％～0.10％；Alt：0.01％～0.05％，其余为Fe和不可避免的杂质。
【技术特征摘要】
1.一种弯曲成形性能优良的核电站用钢，其特征在于，钢中化学成分按质量百分比为：C：0.10％～0.20％；Si：0.25％～0.50％；Mn：0.90％～1.60％；P≤0.01％；S≤0.01％；Ni：0.40％～0.80％；Cr：0.10％～0.50％；Mo：0.10％～0.50％；V：0.01％～0.10％；Nb：0.01％～0.10％；Alt：0.01％～0.05％，其余为Fe和不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的一种弯曲成形性能优良的核电站用钢，其特征在于，钢板厚度为100～180mm...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡海洋，孙殿东，王爽，颜秉宇，李黎明，冷松洋，王勇，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
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